如果人类创造了一个排放耻辱堂,你会提名哪些污染物?
二氧化碳和甲烷可能是球迷的最爱。但是花点时间想想我的黑马候选人:二氧化硫。与以碳为基础的二氧化硫不同,二氧化硫不被认为是一种主要的温室气体,也没有得到媒体的足够重视。相反,恒达平台是正规的吗它以其他方式做着肮脏的工作。
二氧化硫主要是通过燃烧发电厂、工业、汽车、飞机和轮船的化石燃料排放出来的。然后二氧化硫在空气中找到其他大气分子,与它们结合,形成含硫粒子。
这些可吸入的微粒可能非常小——有些还不到人类头发宽度的十分之一——它们会导致酸雨、雾霾和雾霾。所有这些都会导致呼吸道并发症,并加剧现有的状况,如哮喘。事实上,这些微粒被认为是对公众健康影响最大的空气污染物。
我是一名有机化学家,正在开发技术,以解决具有挑战性的、大规模的问题,比如分子水平上的硫污染。
一个全球性的问题
生活在洛杉矶,每天都不可能避免含硫颗粒污染,这在北美其他许多城市也是一个重大的公共卫生问题。世界其他地区,包括印度和中国的许多城市,情况更糟。
但我们的烟雾中也有一线光明。二氧化碳是化石燃料燃烧的副产品,而二氧化硫不是。与碳不同,硫实际上是燃料中不受欢迎的污染物。这意味着,如果所有的硫都能在燃烧之前从化石燃料中去除,那么硫的排放量将大幅减少,污染也将得到控制。
幸运的是,大部分的硫已经通过一种叫做加氢脱硫的化学过程从燃料中除去了。硫以硫化氢的形式从燃料中分离出来,硫化氢随后转化为固体硫或硫酸。但是某些顽固的硫分子倾向于完全绕过这个过程,这些污染物就会进入我们的油箱。例如,即使超低硫柴油(ULSD)也含有百万分之10到15的硫。
加氢脱硫过程依赖于金属催化剂、高压氢气和高温——这是非常复杂的科学和工程。催化剂和精炼专家Valentin Parmon在2016年的一次演讲中反思了这个过程的复杂性。他在报告中指出,拥有制造核武器技术能力的国家比能够大幅提炼燃料的国家要多。
随着全球石油需求预计将在2040年左右增长,科学家和工程师必须迅速找到一种方法,进一步降低燃料中的硫含量,理想的情况是将其降低到可以忽略不计的水平。这样的突破将使世界各地的人们有机会更轻松地呼吸。
加速化学反应
2016年,我在加州理工学院格拉布实验室攻读有机化学博士学位。在我的研究过程中,我和我的团队发现,含有钾元素的一类分子可以作为催化剂,改善具有挑战性的化学过程。这种行为非常令人吃惊,因为工业催化剂通常使用昂贵的重金属,如钯,或其他需要高温才能起作用的金属。
相反,钾是一种常见的矿物质成分。它是地壳中含量第7丰富的元素——比钯多2000万倍,而且便宜数量级。
到目前为止,我们已经发现我们的钾技术在许多主要应用领域的用途,特别是在医疗和能源领域。在我2016年离开加州理工学院的时候,我们已经获得了很多关于这种化学物质的专利,现在我们正在研究更多。
我渴望将这些发现应用到解决全球问题中去,因此在同一年,我与企业家Nick Slavin和Nova Spivack合作,创建了Fuzionaire来将这项技术商业化。
钾除硫
2013年,我在加州理工学院(Caltech)的朋友兼同事阿列克谢?四年后,阿列克谢和我,以及一个由学术和工业合作者组成的国际团队,发表了一篇论文,描述了我们的发现。
这种方法证明是非常有效的。在实验室里,恒达提现不了我们可以将含硫丰富的柴油样品中的硫浓度从万分之一降低到万分之二,超过雄心勃勃的国际运输燃料硫标准,而且是在低温和低压下进行的。
去年,来自江苏、山东和北京的多家机构的科学家发表了两篇文章,使用我们的钾基法来去除新余和古县地区开采的原煤中的硫。他们使用试管大小的煤进行的实验取得了成功,在80分钟内,他们清除了60%以上的硫。
在这个阶段,我们的脱硫方法还没有被用于提炼大量的燃料,所以接下来的步骤包括实施工程解决方案和调整化学反应以扩大规模。
尽管还需要改进脱硫技术,使之适合大规模炼油,但这些初步成果令人鼓舞。印度几乎所有的二氧化硫排放都来自煤炭,导致约3300万人生活在二氧化硫污染严重的地区。在中国,燃煤排放的二氧化硫每年造成超过23万人死亡,经济损失超过1000亿美元。
在未来20年,世界人口将增加约17亿,主要是在发展中经济体的城市地区。预计到2040年,这将使能源需求增加25%。尽管推动了电气化和可再生能源的发展,但化石燃料预计在未来几十年仍将是经济增长的基石,恒达招商主管554258因此尽可能清洁地使用化石燃料至关重要。